脉冲电场作用下铈盐对铝阳极氧化膜的封闭作用

摘要

为了提高铝的耐蚀性，需要对铝进行阳极氧化和后续的封闭处理。传统的封闭工艺如重铬酸钾封闭和氟化镍封闭对环境具有较高的污染，并且对人体有害，而沸水封闭能耗较大。稀土封闭是一种绿色环保的封闭工艺，国内外已有许多专家对其进行了研究。本文对一种脉冲电场下的铈盐封闭工艺的封闭机理进行了研究，讨论了各参数对封闭效果的影响，并且研究了几种工艺封闭后的阳极氧化膜在3.5％NaCl溶液中的时效性。主要研究结果如下:
　　 (1)铈盐双向脉冲封闭的阳极氧化膜的耐蚀性要好于铈盐的浸泡封闭、无氧脉冲封闭和单负向脉冲封闭的封闭效果。铈盐双向脉冲封闭后，阳极氧化膜表面已经基本封闭完全，并且发现有颗粒状物填充多孔层的孔洞。铈盐双向脉冲封闭工艺的封闭效果与外加电流、氧气和正向电流密切相关，其中的机理可能是负向电流的通入促进了负电荷在氧化膜端部积累，进而产生了一个碱性环境，并且负向电流促进了溶液中Ce3+向氧化膜表面迁移，而氧气的存在有利于溶液中产生OH-，正向电流的通入则有利于溶液中产生的OH-向多孔层孔中迁移。
　　 (2)铈盐双向脉冲封闭后氧化膜表面有明显的铈元素存在，氧化膜表面的铈元素主要以三价形式存在，也有少部分的四价铈的存在。表面的氧元素主要存在于铈的氧化物和氢氧化物中，其中三价铈主要以氢氧化亚铈和氧化亚铈的形式存在，四价铈存在形式是氧化铈，四价铈的形成是由三价铈在空气中氧化而成。
　　 (3)本文研究了封闭时间、温度、外加电压、电源脉冲频率、负向占空比、正向占空比、铈离子添加量等因素对阳极氧化膜耐蚀性的影响。结果表明它们都对封闭后阳极氧化膜的耐蚀性有一定的影响，其中封闭时间、脉冲频率以及负向占空比对氧化膜耐蚀性的影响更为明显。在稀土封闭中引入氟离子，可加快封闭进程。
　　 (4)经过铈盐脉冲封闭的阳极氧化膜的耐蚀性在模拟海水中浸泡180天后，铈盐脉冲封闭得到的阳极氧化膜耐蚀性要好于重铬酸钾封闭和沸水封闭的阳极氧化膜的耐蚀性。

目录

声明

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摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 铝阳极氧化膜

1．2．1 铝阳极氧化膜的形成机理

1．2．2 铝阳极氧化膜的结构和组成

1．2．3 铝阳极氧化工艺

1．3 铝阳极氧化膜封闭工艺

1．3．1 沸水封闭

1．3．2 高温水蒸汽封闭

1．3．3 重铬酸钾封闭

1．3．4 醋酸镍封闭

1．3．5 冷封工艺

1．3．6 有机封闭技术

1．4 铝阳极氧化膜绿色封闭技术新进展

1．4．1 溶胶-凝胶封闭

1．4．2 微波水合封闭工艺

1．4．3 稀土封闭工艺

1．5 封闭造成阳极氧化膜的缺陷

1．6 研究方法

1．6．1 铝以及阳极氧化膜封闭的相关标准

1．6．2 封闭后阳极氧化膜的相关评价方法

1．7 论文选题的目的和意义

第二章 实验方法

2．1 前言

2．2 实验方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 阳极氧化工艺

2．2．3 封闭工艺

2．3 铝阳极氧化膜的相关性能测试

2．3．1 电化学测试系统

2．3．3 氯化钠溶液浸泡实验

2．3．4 表面形貌及其成分分析

2．4 交流阻抗数据处理

第三章 脉冲封闭机理探讨

3．1 前言

3．2 实验方法

3．3 实验结果

3．3．1 脉冲封闭与传统封闭工艺比较

3．3．2 铝阳极氧化膜经过各种不同的铈盐封闭处理工艺后表面微观形貌

3．3．3 各种封闭处理后表面元素组成

3．3．4 各种封闭工艺阻抗分析

3．4 本章总结

第四章 封闭参数对氧化膜耐蚀性的影响

4．1 前言

4．2 实验方法

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 封闭时间对阳极氧化膜性质的影响

4．3．2 封闭温度对氧化膜耐蚀性的影响

4．3．3 封闭电压对氧化膜耐蚀性的影响

4．3．4 封闭电源频率对阳极氧化膜耐蚀性的影响

4．3．5 负向占空比对阳极氧化膜耐蚀性的影响

4．3．6 正向占空比的影响

4．3．7 铈盐添加量对铝阳极氧化膜封闭效果的影响

4．3．8 氟离子添加对铝阳极氧化膜封闭过程的影响

4．4 本章结论

第五章 铝阳极氧化膜封闭后的时效性

5．1 前言

5．2 实验方法

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 不同封闭工艺相同浸泡时间下的电化学阻抗谱

5．3．2 不同封闭工艺后阳极氧化膜的时效性影响

5．3．2 各个封闭工艺后阳极氧化膜浸泡后阻抗谱拟合分析

5．4 本章总结

第六章 总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书